Új architektúra, nagyobb teljesítmény
A Nighthawk processzorban mind a 120 qubit négy közvetlen szomszédjával áll kapcsolatban egy négyzetrács-szerkezetben. Mindez 218 optimalizált kapcsolónak (hangolható csatolóknak) köszönhető, ami húsz százalékkal több, mint az előző Heron modellnél. Az új dizájn lehetővé teszi, hogy a kutatók olyan problémákat vizsgáljanak, amelyek 5000 kétqubites kaput igényelnek – ezek alapvető összekapcsolási műveletek a kvantumáramkörökben. A tervek szerint a Nighthawk 2026 végére már 7500, 2027-ben pedig 10 000 ilyen kaput kezel majd. Ráadásul 2028-ra készülhet el az ezer qubites változat, amely hosszú távú összekapcsolással elérheti a 15 000 kétqubites kaput.
A hibajavító kvantumszámítógép jövője
A Loom, bár kisebb, már minden hardveres elemet tartalmaz a hibamentes, önjavító kvantumgépek megalkotásához. Ezek a fejlesztések főként a kvantumhibajavítás (QEC) miatt váltak szükségessé, hiszen a rendszernek valós időben, önműködően ki kell javítania a qubitek hibáit. Miután 2023 decemberében a Condor nevű, 1000 qubites chip elkészült, világossá vált: a kisebb, de jóval kevesebb hibát ejtő lapkák – mint például az Eagle és most a Loom – sokkal izgalmasabbak tudományos szempontból.
Az IBM kutatói jelenleg azt vizsgálják, hogy a vadonatúj, hat szomszédos kapcsolatot támogató csatolók, a kiterjesztett chipfelület, az új útválasztási rétegek és a speciális qubit-visszaállító rendszerek hogyan illeszkednek együtt. Ami ezután történt, az mindenkit meglepett: először sikerült mindezeket a fejlesztéseket egy darab, 112 qubites eszközön kipróbálni. Elképzelhető, hogy a gyártási hozam az elején alacsony lesz, de így időben felismerhetők a hibák, mielőtt jövőre érkezne a Kookaburra nevű, modulos tervezésű processzor.
Úton a kvantumelőny felé
Az új chip bemutatásával az IBM elindított egy kvantumelőnyt figyelő rendszert is. A kvantumelőny azt jelenti, hogy egy kvantumgép képes olyan problémát megoldani, amire semmilyen hagyományos szuperszámítógép nem lenne képes. Ennek bizonyítása nehéz, hiszen a hagyományos gépek sem ellenőrizni, sem utánozni nem tudják a kvantumrendszer feladatait. A legelső kihívások az új rendszerben a következők: mérési becslések, variációs problémák és hagyományos módon ellenőrizhető feladatok.
Gyártástechnológia és a jövő
A processzorokat már 300 mm-es (30 cm-es) szilíciumszeleteken gyártják – ennek köszönhetően a feldolgozási idő feleződik, miközben a kvantumchipek szerkezeti bonyolultsága tízszeresére nőtt. A szeleteket vékony korongokra vágják, majd automatizált gépek elektromos áramkörök ezreit marják a felszínre, mielőtt több rétegben egymásra helyezik, és összekötik a vezérlőelektronikával.
Ennek fényében az IBM szerint 2029-re elkészülhet az első hibamentes kvantumszámítógép-chip, a Starling. 2033-ra pedig megérkezhet a 2000 qubites Blue Jay lapka is, amely új korszakot nyithat a kvantuminformatikában.
